JP2003035145A - 圧縮着火式内燃機関 - Google Patents
圧縮着火式内燃機関Info
- Publication number
- JP2003035145A JP2003035145A JP2001221013A JP2001221013A JP2003035145A JP 2003035145 A JP2003035145 A JP 2003035145A JP 2001221013 A JP2001221013 A JP 2001221013A JP 2001221013 A JP2001221013 A JP 2001221013A JP 2003035145 A JP2003035145 A JP 2003035145A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- intake air
- combustion chamber
- internal combustion
- combustion engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 主燃料の着火を少量の副燃料で制御し、排気
中の有害物質を低減し、機関効率を向上する。 【解決手段】 燃料を圧縮行程の終期近傍で燃焼室に噴
射して燃焼開始させる圧縮着火式内燃機関において、燃
焼開始時に、燃焼室１は、天井面の中心部を含む中央部
１３に、その中央部に噴射される主燃料とはセタン価、
蒸留特性や着火温度などの性状の異なる副燃料が混入し
た又はその副燃料の混入率が高い吸気１１を配置し、周
辺部のスキッシュエリア、キャビティ８内壁面近傍に、
燃料が混入していない又は燃料の混入率が低い吸気１２
を配置する構成にした。副燃料の性状や吸気への混入濃
度などの着火制御特性を変化させて、主燃料の着火の時
期、位置や温度などの着火特性を制御する構成にした。
中の有害物質を低減し、機関効率を向上する。 【解決手段】 燃料を圧縮行程の終期近傍で燃焼室に噴
射して燃焼開始させる圧縮着火式内燃機関において、燃
焼開始時に、燃焼室１は、天井面の中心部を含む中央部
１３に、その中央部に噴射される主燃料とはセタン価、
蒸留特性や着火温度などの性状の異なる副燃料が混入し
た又はその副燃料の混入率が高い吸気１１を配置し、周
辺部のスキッシュエリア、キャビティ８内壁面近傍に、
燃料が混入していない又は燃料の混入率が低い吸気１２
を配置する構成にした。副燃料の性状や吸気への混入濃
度などの着火制御特性を変化させて、主燃料の着火の時
期、位置や温度などの着火特性を制御する構成にした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料を燃焼室又は
燃焼室と吸気通路に噴射する圧縮着火式内燃機関におい
て、燃焼室での燃料の着火を制御して、排気中のＨＣ
（炭化水素）、ＳＯＦ（可溶性有機物）や白煙などの有
害物質を低減する技術に関する。
燃焼室と吸気通路に噴射する圧縮着火式内燃機関におい
て、燃焼室での燃料の着火を制御して、排気中のＨＣ
（炭化水素）、ＳＯＦ（可溶性有機物）や白煙などの有
害物質を低減する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧縮着火式内燃機関においては、燃費
は、燃焼室の圧縮比を高くする程、熱力学的には向上す
るが、圧縮比の上昇に伴って摩擦などの機械的損失も増
加するので、圧縮比が１４〜１５程度のときに最適とな
る。しかし、燃焼室は、１４〜１５程度の圧縮比では、
冷間始動時や低負荷時に、圧縮行程の終期近傍の燃料着
火時期に着火に十分な温度に達しないので、燃料の着火
を確保するため、圧縮比を１８〜１９に設定している。
は、燃焼室の圧縮比を高くする程、熱力学的には向上す
るが、圧縮比の上昇に伴って摩擦などの機械的損失も増
加するので、圧縮比が１４〜１５程度のときに最適とな
る。しかし、燃焼室は、１４〜１５程度の圧縮比では、
冷間始動時や低負荷時に、圧縮行程の終期近傍の燃料着
火時期に着火に十分な温度に達しないので、燃料の着火
を確保するため、圧縮比を１８〜１９に設定している。
【０００３】自動車技術者協会発行の論文集（SAE pape
r）の第９７０３１３号論文と第９８０５０９号論文に
開示されているように、予混合式の圧縮着火内燃機関に
おいて、燃焼室に通常の燃料噴射弁を設ける一方、吸気
通路の吸気ポートに予混合用の燃料噴射弁を設け、予混
合用燃料噴射弁から所要量の燃料の一部を吸気行程の予
混合用噴射時期に噴射し、通常の燃料噴射弁から所要量
の燃料の残部を圧縮行程の終期近傍の通常噴射時期に噴
射する技術が提案された。
r）の第９７０３１３号論文と第９８０５０９号論文に
開示されているように、予混合式の圧縮着火内燃機関に
おいて、燃焼室に通常の燃料噴射弁を設ける一方、吸気
通路の吸気ポートに予混合用の燃料噴射弁を設け、予混
合用燃料噴射弁から所要量の燃料の一部を吸気行程の予
混合用噴射時期に噴射し、通常の燃料噴射弁から所要量
の燃料の残部を圧縮行程の終期近傍の通常噴射時期に噴
射する技術が提案された。
【０００４】この技術においては、吸気ポートに噴射す
る予混合用燃料と、燃焼室に噴射する燃料との割合を変
えることにより、燃料の着火遅れ時間や熱発生パターン
を制御して、排気中の煙やＮOx（窒素酸化物）を低減す
ることができる。
る予混合用燃料と、燃焼室に噴射する燃料との割合を変
えることにより、燃料の着火遅れ時間や熱発生パターン
を制御して、排気中の煙やＮOx（窒素酸化物）を低減す
ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような圧縮着火
式内燃機関において、圧縮比を１４〜１５程度に下げる
と、燃費が最適になるが、冷間始動時や低負荷時に、燃
焼室の温度が十分に上昇せず、燃料の着火を確保し難く
なる。
式内燃機関において、圧縮比を１４〜１５程度に下げる
と、燃費が最適になるが、冷間始動時や低負荷時に、燃
焼室の温度が十分に上昇せず、燃料の着火を確保し難く
なる。
【０００６】上記のような予混合式の圧縮着火内燃機関
においては、予混合用の燃料が燃焼室の全域に分布し、
燃焼室のスキッシュエリアとキャビティ内壁面近傍で燃
料蒸気が冷却されて燃焼火炎が消滅し、その消炎によっ
て排気中のＨＣ、ＳＯＦや白煙などの有害物質が増加す
る。また、燃料の着火を確保する効果を高めるには、予
混合用の燃料を多くする必要がある。
においては、予混合用の燃料が燃焼室の全域に分布し、
燃焼室のスキッシュエリアとキャビティ内壁面近傍で燃
料蒸気が冷却されて燃焼火炎が消滅し、その消炎によっ
て排気中のＨＣ、ＳＯＦや白煙などの有害物質が増加す
る。また、燃料の着火を確保する効果を高めるには、予
混合用の燃料を多くする必要がある。
【０００７】
【課題を解決するための着眼と研究】上記のような圧縮
着火式内燃機関において、圧縮比を燃費が最適になる１
４〜１５程度に下げた場合、冷間始動時や低負荷時に燃
料の着火が確保し難くなる原因は、燃料着火時期に燃焼
室の温度が通常の燃料の着火温度に達しないことに起因
するので、燃料着火時期に、主燃料の周りに着火し易い
副燃料を配置して、燃料の着火温度を低下させることに
気付いた。
着火式内燃機関において、圧縮比を燃費が最適になる１
４〜１５程度に下げた場合、冷間始動時や低負荷時に燃
料の着火が確保し難くなる原因は、燃料着火時期に燃焼
室の温度が通常の燃料の着火温度に達しないことに起因
するので、燃料着火時期に、主燃料の周りに着火し易い
副燃料を配置して、燃料の着火温度を低下させることに
気付いた。
【０００８】上記のような予混合式の圧縮着火内燃機関
において、排気中のＨＣ、ＳＯＦや白煙などの有害物質
が増加し、予混合用の燃料が多量に必要になる原因は、
予混合用の燃料が燃焼室の全域に均一に分布することに
起因するので、燃料の燃焼開始時に、冷却され易くて消
炎が生じ易い燃焼室のスキッシュエリアとキャビティ内
壁面近傍に、予混合用の副燃料が混入していない吸気又
は予混合用の副燃料の混入率が低い吸気を配置し、主燃
料が噴射される燃焼室の中央部に、予混合用の副燃料が
混入した吸気又は予混合用の副燃料の混入率が高い吸気
を配置することに気付いた。
において、排気中のＨＣ、ＳＯＦや白煙などの有害物質
が増加し、予混合用の燃料が多量に必要になる原因は、
予混合用の燃料が燃焼室の全域に均一に分布することに
起因するので、燃料の燃焼開始時に、冷却され易くて消
炎が生じ易い燃焼室のスキッシュエリアとキャビティ内
壁面近傍に、予混合用の副燃料が混入していない吸気又
は予混合用の副燃料の混入率が低い吸気を配置し、主燃
料が噴射される燃焼室の中央部に、予混合用の副燃料が
混入した吸気又は予混合用の副燃料の混入率が高い吸気
を配置することに気付いた。
【０００９】換言すると、圧縮着火式内燃機関におい
て、予混合式であると否とに拘わらず、燃料の着火時期
ないし燃焼開始時に、燃焼室の中央部と、周辺部のスキ
ッシュエリア、キャビティ内壁面近傍とで、副燃料を成
層化することに着眼した。
て、予混合式であると否とに拘わらず、燃料の着火時期
ないし燃焼開始時に、燃焼室の中央部と、周辺部のスキ
ッシュエリア、キャビティ内壁面近傍とで、副燃料を成
層化することに着眼した。
【００１０】このように副燃料を成層化すると、燃料の
着火時期ないし燃焼開始時に、主燃料の周りに着火制御
用の副燃料を効率良く配置することができる。運転条件
に応じて、副燃料のセタン価、蒸留特性や着火温度など
の性状や副燃料の吸気への混入濃度などの着火制御特性
を変化させて、主燃料の着火の時期、位置や温度などの
着火特性を制御することが可能になる。また、副燃料の
必要量を抑制することができる。更に、燃焼室のスキッ
シュエリアとキャビティ内壁面近傍に、燃料が分布しな
い、又は、燃料分布量が減少するので、排気中のＨＣ、
ＳＯＦや白煙などの有害物質が低減する。
着火時期ないし燃焼開始時に、主燃料の周りに着火制御
用の副燃料を効率良く配置することができる。運転条件
に応じて、副燃料のセタン価、蒸留特性や着火温度など
の性状や副燃料の吸気への混入濃度などの着火制御特性
を変化させて、主燃料の着火の時期、位置や温度などの
着火特性を制御することが可能になる。また、副燃料の
必要量を抑制することができる。更に、燃焼室のスキッ
シュエリアとキャビティ内壁面近傍に、燃料が分布しな
い、又は、燃料分布量が減少するので、排気中のＨＣ、
ＳＯＦや白煙などの有害物質が低減する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】１）燃料を圧縮行程の終
期近傍で燃焼室に噴射して燃焼開始させる圧縮着火式内
燃機関において、燃焼開始時に、燃焼室は、天井面の中
心部を含む中央部に、その中央部に噴射される主燃料と
は性状の異なる副燃料が混入した吸気又はその副燃料の
混入率が高い吸気を配置し、周辺部のスキッシュエリ
ア、キャビティ内壁面近傍に、燃料が混入していない吸
気又は燃料の混入率が低い吸気を配置する構成にしたこ
とを特徴とする。
期近傍で燃焼室に噴射して燃焼開始させる圧縮着火式内
燃機関において、燃焼開始時に、燃焼室は、天井面の中
心部を含む中央部に、その中央部に噴射される主燃料と
は性状の異なる副燃料が混入した吸気又はその副燃料の
混入率が高い吸気を配置し、周辺部のスキッシュエリ
ア、キャビティ内壁面近傍に、燃料が混入していない吸
気又は燃料の混入率が低い吸気を配置する構成にしたこ
とを特徴とする。
【００１２】２）主燃料を圧縮行程の終期近傍で燃焼室
に噴射して燃焼開始させる以前に、副燃料を燃焼室又は
吸気通路に噴射する圧縮着火式内燃機関において、吸気
行程において、燃焼室上部の周壁に沿うスワール流の第
１吸気と、燃焼室下部の周壁に沿うスワール流の第２吸
気を形成し、副燃料を第１吸気に噴射し、スキッシュ流
が発生する圧縮行程の後半に、ピストン頂面中央部のキ
ャビティにおいて、中央領域に第１吸気を流入させて、
周辺領域と底部領域に第２吸気を残存させ、燃焼開始時
に、燃焼室は、天井面の中心部を含む中央部に、その中
央部に噴射される主燃料とは性状の異なる副燃料が混入
した吸気又はその副燃料の混入率が高い吸気を配置し、
周辺部のスキッシュエリア、キャビティ内壁面近傍に、
燃料が混入していない吸気又は燃料の混入率が低い吸気
を配置する構成にしたことを特徴とする。
に噴射して燃焼開始させる以前に、副燃料を燃焼室又は
吸気通路に噴射する圧縮着火式内燃機関において、吸気
行程において、燃焼室上部の周壁に沿うスワール流の第
１吸気と、燃焼室下部の周壁に沿うスワール流の第２吸
気を形成し、副燃料を第１吸気に噴射し、スキッシュ流
が発生する圧縮行程の後半に、ピストン頂面中央部のキ
ャビティにおいて、中央領域に第１吸気を流入させて、
周辺領域と底部領域に第２吸気を残存させ、燃焼開始時
に、燃焼室は、天井面の中心部を含む中央部に、その中
央部に噴射される主燃料とは性状の異なる副燃料が混入
した吸気又はその副燃料の混入率が高い吸気を配置し、
周辺部のスキッシュエリア、キャビティ内壁面近傍に、
燃料が混入していない吸気又は燃料の混入率が低い吸気
を配置する構成にしたことを特徴とする。
【００１３】３）主燃料を圧縮行程の終期近傍で燃焼室
に噴射して燃焼開始させる以前に、副燃料を燃焼室に噴
射する圧縮着火式内燃機関において、燃焼室に、主燃料
と副燃料を異なる時期に噴射する燃料噴射弁を設け、燃
焼開始時に、燃焼室は、天井面の中心部を含む中央部
に、その中央部に噴射される主燃料とは性状の異なる副
燃料が混入した吸気又はその副燃料の混入率が高い吸気
を配置し、周辺部のスキッシュエリア、キャビティ内壁
面近傍に、燃料が混入していない吸気又は燃料の混入率
が低い吸気を配置する構成にしたことを特徴とする。
に噴射して燃焼開始させる以前に、副燃料を燃焼室に噴
射する圧縮着火式内燃機関において、燃焼室に、主燃料
と副燃料を異なる時期に噴射する燃料噴射弁を設け、燃
焼開始時に、燃焼室は、天井面の中心部を含む中央部
に、その中央部に噴射される主燃料とは性状の異なる副
燃料が混入した吸気又はその副燃料の混入率が高い吸気
を配置し、周辺部のスキッシュエリア、キャビティ内壁
面近傍に、燃料が混入していない吸気又は燃料の混入率
が低い吸気を配置する構成にしたことを特徴とする。
【００１４】４）上記の１）〜３）の圧縮着火式内燃機
関において、副燃料の性状や吸気への混入濃度などの着
火制御特性を変化させて、主燃料の着火の時期、位置や
温度などの着火特性を制御する構成にしたことを特徴と
する。
関において、副燃料の性状や吸気への混入濃度などの着
火制御特性を変化させて、主燃料の着火の時期、位置や
温度などの着火特性を制御する構成にしたことを特徴と
する。
【００１５】５）上記の１）〜４）の圧縮着火式内燃機
関において、性状の異なる複数の副燃料を供給する構成
にし、その複数の副燃料からその時の運転条件に適した
性状の副燃料を選択して使用する構成にしたことを特徴
とする。
関において、性状の異なる複数の副燃料を供給する構成
にし、その複数の副燃料からその時の運転条件に適した
性状の副燃料を選択して使用する構成にしたことを特徴
とする。
【００１６】６）上記の１）〜５）の圧縮着火式内燃機
関において、主燃料の一部を性状の異なる燃料に改質又
は分留し、その改質燃料又は分留燃料を副燃料として使
用する構成にしたことを特徴とする。
関において、主燃料の一部を性状の異なる燃料に改質又
は分留し、その改質燃料又は分留燃料を副燃料として使
用する構成にしたことを特徴とする。
【００１７】７）上記の１）〜４）の圧縮着火式内燃機
関において、副燃料は、主燃料とはセタン価の異なる燃
料、若しくは、セタン価向上剤又はラジカル捕捉剤、或
いは、セタン価向上剤又はラジカル捕捉剤を含む燃料に
したことを特徴とする。
関において、副燃料は、主燃料とはセタン価の異なる燃
料、若しくは、セタン価向上剤又はラジカル捕捉剤、或
いは、セタン価向上剤又はラジカル捕捉剤を含む燃料に
したことを特徴とする。
【００１８】８）上記の１）〜４）の圧縮着火式内燃機
関において、副燃料は、主燃料とは蒸留特性の異なる燃
料したことを特徴とする。
関において、副燃料は、主燃料とは蒸留特性の異なる燃
料したことを特徴とする。
【００１９】９）上記の１）〜４）の圧縮着火式内燃機
関において、副燃料は、主燃料とは着火温度の異なる燃
料したことを特徴とする。
関において、副燃料は、主燃料とは着火温度の異なる燃
料したことを特徴とする。
【００２０】
【発明の効果】圧縮着火式内燃機関において、燃料の燃
焼開始時に、燃焼室は、天井面の中心部を含む中央部
に、その中央部に噴射される主燃料とは性状の異なる副
燃料が混入した吸気又はその副燃料の混入率が高い吸気
が配置される。中央部に噴射された主燃料は、性状の異
なる副燃料に取り囲まれ、着火温度が変化する。また、
周辺部のスキッシュエリア、キャビティ内壁面近傍に
は、燃料が混入していない吸気又は燃料の混入率が低い
吸気が配置され、燃料が分布しない、又は、燃料分布量
が減少する。
焼開始時に、燃焼室は、天井面の中心部を含む中央部
に、その中央部に噴射される主燃料とは性状の異なる副
燃料が混入した吸気又はその副燃料の混入率が高い吸気
が配置される。中央部に噴射された主燃料は、性状の異
なる副燃料に取り囲まれ、着火温度が変化する。また、
周辺部のスキッシュエリア、キャビティ内壁面近傍に
は、燃料が混入していない吸気又は燃料の混入率が低い
吸気が配置され、燃料が分布しない、又は、燃料分布量
が減少する。
【００２１】主燃料の着火温度を副燃料で低下させる
と、圧縮比を燃費が最適になる１４〜１５程度に下げた
場合、冷間始動時や低負荷時の燃料着火が確保し易くな
る。
と、圧縮比を燃費が最適になる１４〜１５程度に下げた
場合、冷間始動時や低負荷時の燃料着火が確保し易くな
る。
【００２２】また、副燃料は、燃焼室の中央部に集中し
て配置され、必要量が減少する。燃焼室のスキッシュエ
リア、キャビティ内壁面近傍で消炎が生じ難くなる。排
気中のＨＣ、ＳＯＦや白煙などの有害物質が低減する。
て配置され、必要量が減少する。燃焼室のスキッシュエ
リア、キャビティ内壁面近傍で消炎が生じ難くなる。排
気中のＨＣ、ＳＯＦや白煙などの有害物質が低減する。
【００２３】更に、副燃料の着火制御特性を変化させて
主燃料の着火特性を制御することができる。主燃料の着
火特性の制御により火炎発達状況ないし熱発生パターン
を最適化することができる。内燃機関の効率を向上する
ことができる。
主燃料の着火特性を制御することができる。主燃料の着
火特性の制御により火炎発達状況ないし熱発生パターン
を最適化することができる。内燃機関の効率を向上する
ことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】［第１例（図１と図２参照）］本
例の圧縮着火式内燃機関は、図１に示すように、燃焼室
１の天井面の中心部に、主燃料を噴射する主燃料噴射弁
２の多数の噴口を配置し、燃焼室１の天井面の一側に吸
気ポート３と吸気弁４を、他側に排気ポート５と排気弁
６を設けている。吸気ポート３には、主燃料とは性状の
異なる副燃料を噴射する副燃料噴射弁７を設けている。
ピストン頂面の中央部には、中心軸対称形状のキャビテ
ィ８を同心状に形成している。キャビティ８は、底面中
央部に山部９を設け、山部９の周囲を谷部にしている。
例の圧縮着火式内燃機関は、図１に示すように、燃焼室
１の天井面の中心部に、主燃料を噴射する主燃料噴射弁
２の多数の噴口を配置し、燃焼室１の天井面の一側に吸
気ポート３と吸気弁４を、他側に排気ポート５と排気弁
６を設けている。吸気ポート３には、主燃料とは性状の
異なる副燃料を噴射する副燃料噴射弁７を設けている。
ピストン頂面の中央部には、中心軸対称形状のキャビテ
ィ８を同心状に形成している。キャビティ８は、底面中
央部に山部９を設け、山部９の周囲を谷部にしている。
【００２５】吸気行程の前半には、副燃料は、燃焼室１
のスワール流の吸気に混入されない。吸気行程の後半に
副燃料が燃焼室１のスワール流の吸気に混入されるタイ
ミングで、副燃料噴射弁７が吸気ポート３に副燃料を噴
射する。
のスワール流の吸気に混入されない。吸気行程の後半に
副燃料が燃焼室１のスワール流の吸気に混入されるタイ
ミングで、副燃料噴射弁７が吸気ポート３に副燃料を噴
射する。
【００２６】吸気行程の終期には、燃焼室１の上部に副
燃料が混入した第１吸気スワール流が配置され、燃焼室
１の下部に副燃料がほとんど混入していない第２吸気ス
ワール流が配置される。燃焼室１に副燃料が上下に成層
化された状態は、圧縮行程の中程まで継続する。
燃料が混入した第１吸気スワール流が配置され、燃焼室
１の下部に副燃料がほとんど混入していない第２吸気ス
ワール流が配置される。燃焼室１に副燃料が上下に成層
化された状態は、圧縮行程の中程まで継続する。
【００２７】スキッシュ流が発生する圧縮行程の後半に
は、ピストン頂面の周辺部上のスワール流は、スキッシ
ュ流によってピストン頂面の中央部のキャビティ８内に
運ばれ、径の縮小に伴うスワール方向速度の増加による
遠心力によって、キャビティ８の中心に向かわず、キャ
ビティ８の周壁に沿って流れ、キャビティ８の底面に向
かう。キャビティ８内は、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に時
間経過順に示すように、燃焼室１下部の第２吸気１２が
充満した状態から、中央領域に燃焼室１上部の第１吸気
１１が流入し、周辺領域と底部領域のみに第２吸気１２
が残る。
は、ピストン頂面の周辺部上のスワール流は、スキッシ
ュ流によってピストン頂面の中央部のキャビティ８内に
運ばれ、径の縮小に伴うスワール方向速度の増加による
遠心力によって、キャビティ８の中心に向かわず、キャ
ビティ８の周壁に沿って流れ、キャビティ８の底面に向
かう。キャビティ８内は、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に時
間経過順に示すように、燃焼室１下部の第２吸気１２が
充満した状態から、中央領域に燃焼室１上部の第１吸気
１１が流入し、周辺領域と底部領域のみに第２吸気１２
が残る。
【００２８】燃焼室１の第１吸気１１と第２吸気１２
は、時間の経過に従って混ざり合い、第１吸気１１に含
まれている副燃料噴霧が第２吸気１２にも含まれるよう
になり、副燃料噴霧の濃度が連続して変化する状態にな
るので、副燃料噴霧の濃度がほぼ中間値になる面を第１
吸気１１と第２吸気１２の境界面１３とする。
は、時間の経過に従って混ざり合い、第１吸気１１に含
まれている副燃料噴霧が第２吸気１２にも含まれるよう
になり、副燃料噴霧の濃度が連続して変化する状態にな
るので、副燃料噴霧の濃度がほぼ中間値になる面を第１
吸気１１と第２吸気１２の境界面１３とする。
【００２９】圧縮行程の終期近傍には、図１に示すよう
に、燃焼室１は、天井面の中心部を含む中央部１３の内
側の領域には第１吸気１１が主に存在し、その外側の領
域には第２吸気１２が主に存在する。
に、燃焼室１は、天井面の中心部を含む中央部１３の内
側の領域には第１吸気１１が主に存在し、その外側の領
域には第２吸気１２が主に存在する。
【００３０】圧縮行程終期近傍の主燃料噴射時期には、
主燃料噴射弁２は、燃焼室１の中央部１３内の副燃料噴
霧濃度が高い吸気１１に主燃料を噴射する。主燃料噴霧
１４は、性状の異なる副燃料噴霧に取り囲まれ、着火温
度が変化する。
主燃料噴射弁２は、燃焼室１の中央部１３内の副燃料噴
霧濃度が高い吸気１１に主燃料を噴射する。主燃料噴霧
１４は、性状の異なる副燃料噴霧に取り囲まれ、着火温
度が変化する。
【００３１】燃料の燃焼開始時には、燃焼室１は、中心
軸対称形状の中央部１３に主燃料噴霧１４と副燃料混入
率の高い吸気１１が、周辺部のスキッシュエリアと、キ
ャビティ９の周面と底面即ち内壁面の近傍に燃料混入率
の低い吸気１２が配置される。
軸対称形状の中央部１３に主燃料噴霧１４と副燃料混入
率の高い吸気１１が、周辺部のスキッシュエリアと、キ
ャビティ９の周面と底面即ち内壁面の近傍に燃料混入率
の低い吸気１２が配置される。
【００３２】内燃機関の運転条件によって副燃料の噴射
時期と噴射量を変化させて主燃料の着火を制御する。
時期と噴射量を変化させて主燃料の着火を制御する。
【００３３】副燃料噴霧は、主燃料噴霧１４の周りに集
中して配置されるので、少量の副燃料で主燃料の着火を
制御することができる。また、スキッシュエリアと、キ
ャビティ９の内壁面の近傍には、燃料がほとんど存在し
ないので、排気中のＨＣ、ＳＯＦや白煙などの有害物質
が低減する。
中して配置されるので、少量の副燃料で主燃料の着火を
制御することができる。また、スキッシュエリアと、キ
ャビティ９の内壁面の近傍には、燃料がほとんど存在し
ないので、排気中のＨＣ、ＳＯＦや白煙などの有害物質
が低減する。
【００３４】本例の内燃機関は、吸気１１、１２が上記
のように成層化されるように、吸気１１、１２のスキッ
シュ流やスワール流の流動特性を決定する燃焼室１や吸
気ポート３の形状を選択している。これらの形状によっ
て吸気１１、１２の成層の度合いや境界面１３の形状寸
法を制御することができる。
のように成層化されるように、吸気１１、１２のスキッ
シュ流やスワール流の流動特性を決定する燃焼室１や吸
気ポート３の形状を選択している。これらの形状によっ
て吸気１１、１２の成層の度合いや境界面１３の形状寸
法を制御することができる。
【００３５】スキッシュ流やスワール流の流動特性を決
定する形状には、燃焼室１のキャビティ８形状、ピスト
ン頂面周辺部と天井面周辺部との間の間隔や、天井面か
らの吸気弁４下面の凹み量が例示される。
定する形状には、燃焼室１のキャビティ８形状、ピスト
ン頂面周辺部と天井面周辺部との間の間隔や、天井面か
らの吸気弁４下面の凹み量が例示される。
【００３６】［第２例（図３〜図５参照）］本例の圧縮
着火式内燃機関は、図３に示すように、燃焼室１の天井
面の中心部に、主燃料を噴射する主燃料噴射弁２の多数
の噴口を配置し、燃焼室１の天井面の一側に２個の吸気
ポート３、１６と吸気弁４、１７を、他側に２個の排気
ポート５と排気弁６を設けている。吸気ポート３には、
主燃料とは性状の異なる副燃料を噴射する副燃料噴射弁
７を設けている。ピストン頂面の中央部には、中心軸対
称形状のキャビティ８を同心状に形成している。キャビ
ティ８は、底面中央部に山部９を設け、山部９の周囲を
谷部にしている。
着火式内燃機関は、図３に示すように、燃焼室１の天井
面の中心部に、主燃料を噴射する主燃料噴射弁２の多数
の噴口を配置し、燃焼室１の天井面の一側に２個の吸気
ポート３、１６と吸気弁４、１７を、他側に２個の排気
ポート５と排気弁６を設けている。吸気ポート３には、
主燃料とは性状の異なる副燃料を噴射する副燃料噴射弁
７を設けている。ピストン頂面の中央部には、中心軸対
称形状のキャビティ８を同心状に形成している。キャビ
ティ８は、底面中央部に山部９を設け、山部９の周囲を
谷部にしている。
【００３７】２個の吸気ポート３、１６は、吸気行程に
おいて、図４に示すように、燃焼室１に吸気のスワール
流１１、１２を同一方向に形成する。スワール流の下流
側の吸気ポート３は、ヘリカルポート形状であり、吸気
がほぼ燃焼室１天井面に沿う向きに流出し、燃焼室１の
天井面側の上部にその周壁に沿う強い第１吸気のスワー
ル流１１を形成する。上流側の吸気ポート４は、タンジ
ェンシャルポート形状であり、第１吸気のスワール流１
１との衝突を避けるため、吸気が斜め下向きに流出し、
燃焼室１のピストン頂面側の下部にその周壁に沿う第２
吸気のスワール流１２を形成する。
おいて、図４に示すように、燃焼室１に吸気のスワール
流１１、１２を同一方向に形成する。スワール流の下流
側の吸気ポート３は、ヘリカルポート形状であり、吸気
がほぼ燃焼室１天井面に沿う向きに流出し、燃焼室１の
天井面側の上部にその周壁に沿う強い第１吸気のスワー
ル流１１を形成する。上流側の吸気ポート４は、タンジ
ェンシャルポート形状であり、第１吸気のスワール流１
１との衝突を避けるため、吸気が斜め下向きに流出し、
燃焼室１のピストン頂面側の下部にその周壁に沿う第２
吸気のスワール流１２を形成する。
【００３８】本例の内燃機関においては、吸気行程に、
図４に示すように、燃焼室１の上部と下部に、それぞ
れ、その周壁に沿う第１吸気のスワール流１１、第２吸
気のスワール流１２を形成する。吸気ポート３の吸気弁
４の開放時に、副燃料噴射弁７は、吸気ポート３を通過
する第１吸気１１に、その時の運転条件に応じた量の副
燃料を噴射する。燃焼室１上部の第１吸気のスワール流
１１には、副燃料噴霧が混入する。燃焼室１下部の第２
吸気のスワール流１２には、副燃料噴霧がほとんど混入
しない。
図４に示すように、燃焼室１の上部と下部に、それぞ
れ、その周壁に沿う第１吸気のスワール流１１、第２吸
気のスワール流１２を形成する。吸気ポート３の吸気弁
４の開放時に、副燃料噴射弁７は、吸気ポート３を通過
する第１吸気１１に、その時の運転条件に応じた量の副
燃料を噴射する。燃焼室１上部の第１吸気のスワール流
１１には、副燃料噴霧が混入する。燃焼室１下部の第２
吸気のスワール流１２には、副燃料噴霧がほとんど混入
しない。
【００３９】吸気行程の終期になると、図５に示すよう
に、燃焼室１に第１吸気のスワール流１１と第２吸気の
スワール流１２が上下に成層化される。吸気行程の終期
には、上流側の吸気ポート１６から最後に流入した第２
吸気１２の最後尾部分が燃焼室１の上部に存在するた
め、第１吸気１１と第２吸気１２の境界面１３は、ピス
トン頂面に平行する平面にならず、傾斜した凹凸曲面に
なる。
に、燃焼室１に第１吸気のスワール流１１と第２吸気の
スワール流１２が上下に成層化される。吸気行程の終期
には、上流側の吸気ポート１６から最後に流入した第２
吸気１２の最後尾部分が燃焼室１の上部に存在するた
め、第１吸気１１と第２吸気１２の境界面１３は、ピス
トン頂面に平行する平面にならず、傾斜した凹凸曲面に
なる。
【００４０】燃焼室１の第１吸気１１と第２吸気１２
は、時間の経過に従って混ざり合い、第１吸気１１に含
まれている副燃料噴霧が第２吸気１２にも含まれるよう
になり、副燃料噴霧の濃度が連続して変化する状態にな
るので、副燃料噴霧の濃度がほぼ中間値になる面を第１
吸気１１と第２吸気１２の境界面１３とする。
は、時間の経過に従って混ざり合い、第１吸気１１に含
まれている副燃料噴霧が第２吸気１２にも含まれるよう
になり、副燃料噴霧の濃度が連続して変化する状態にな
るので、副燃料噴霧の濃度がほぼ中間値になる面を第１
吸気１１と第２吸気１２の境界面１３とする。
【００４１】圧縮行程になると、第２吸気１２の最後尾
部分が燃焼室１の下部に移動し、第１吸気１１と第２吸
気１２の混合が進行し、圧縮行程の中程には、第１吸気
１１と第２吸気１２の境界面１３は、ピストン頂面に平
行する平面に近づく。燃焼室１に第１吸気スワール流１
１と第２吸気スワール流１２が上下に成層化された状態
は、圧縮行程の中程まで継続する。
部分が燃焼室１の下部に移動し、第１吸気１１と第２吸
気１２の混合が進行し、圧縮行程の中程には、第１吸気
１１と第２吸気１２の境界面１３は、ピストン頂面に平
行する平面に近づく。燃焼室１に第１吸気スワール流１
１と第２吸気スワール流１２が上下に成層化された状態
は、圧縮行程の中程まで継続する。
【００４２】スキッシュ流が発生する圧縮行程の後半に
は、ピストン頂面の周辺部上のスワール流は、スキッシ
ュ流によってピストン頂面の中央部のキャビティ８内に
運ばれ、径の縮小に伴うスワール方向速度の増加による
遠心力によって、キャビティ８の中心に向かわず、キャ
ビティ８の周壁に沿って流れ、キャビティ８の底面に向
かう。キャビティ８内は、第１例において図２（ａ）
（ｂ）（ｃ）に時間経過順に示したように、燃焼室１下
部の第２吸気１２が充満した状態から、中央領域に燃焼
室１上部の第１吸気１１が流入し、周辺領域と底部領域
のみに第２吸気１２が残る。
は、ピストン頂面の周辺部上のスワール流は、スキッシ
ュ流によってピストン頂面の中央部のキャビティ８内に
運ばれ、径の縮小に伴うスワール方向速度の増加による
遠心力によって、キャビティ８の中心に向かわず、キャ
ビティ８の周壁に沿って流れ、キャビティ８の底面に向
かう。キャビティ８内は、第１例において図２（ａ）
（ｂ）（ｃ）に時間経過順に示したように、燃焼室１下
部の第２吸気１２が充満した状態から、中央領域に燃焼
室１上部の第１吸気１１が流入し、周辺領域と底部領域
のみに第２吸気１２が残る。
【００４３】第１例におけるのと同様に、圧縮行程の終
期近傍には、図３に示すように、燃焼室１は、天井面の
中心部を含む中央部１３の内側の領域には第１吸気１１
が主に存在し、その外側の領域には第２吸気１２が主に
存在する。
期近傍には、図３に示すように、燃焼室１は、天井面の
中心部を含む中央部１３の内側の領域には第１吸気１１
が主に存在し、その外側の領域には第２吸気１２が主に
存在する。
【００４４】圧縮行程終期近傍の主燃料噴射時期には、
主燃料噴射弁２は、燃焼室１の中央部１３内の副燃料噴
霧濃度が高い吸気１１に主燃料を噴射する。主燃料噴霧
１４は、性状の異なる副燃料噴霧に取り囲まれる。
主燃料噴射弁２は、燃焼室１の中央部１３内の副燃料噴
霧濃度が高い吸気１１に主燃料を噴射する。主燃料噴霧
１４は、性状の異なる副燃料噴霧に取り囲まれる。
【００４５】燃料の燃焼開始時には、燃焼室１は、中心
軸対称形状の中央部１３に主燃料噴霧１４と副燃料混入
率の高い吸気１１が、周辺部のスキッシュエリアと、キ
ャビティ９の周面と底面即ち内壁面の近傍に燃料混入率
の低い吸気１２が配置される。
軸対称形状の中央部１３に主燃料噴霧１４と副燃料混入
率の高い吸気１１が、周辺部のスキッシュエリアと、キ
ャビティ９の周面と底面即ち内壁面の近傍に燃料混入率
の低い吸気１２が配置される。
【００４６】運転条件によって副燃料の噴射量を変化さ
せて主燃料の着火を制御する。
せて主燃料の着火を制御する。
【００４７】その他の点は、第１例におけるのと同様で
ある。
ある。
【００４８】［第３例（図６参照）］本例の圧縮着火式
内燃機関は、第１例のそれにおいて、図６に示すよう
に、吸気ポート３に副燃料噴射弁７を設けず、燃焼室１
に設けた主燃料噴射弁２を、主燃料と副燃料を異なる時
期に噴射する燃料噴射弁２１に替えた。
内燃機関は、第１例のそれにおいて、図６に示すよう
に、吸気ポート３に副燃料噴射弁７を設けず、燃焼室１
に設けた主燃料噴射弁２を、主燃料と副燃料を異なる時
期に噴射する燃料噴射弁２１に替えた。
【００４９】燃料噴射弁２１は、圧縮行程終期近傍の通
常の燃料噴射時期に主燃料を燃焼室１に噴射する以前
に、副燃料を燃焼室１に噴射する。
常の燃料噴射時期に主燃料を燃焼室１に噴射する以前
に、副燃料を燃焼室１に噴射する。
【００５０】吸気行程の後半又は圧縮行程の前半に、燃
料噴射弁２１が副燃料を燃焼室１上部のスワール流の吸
気に噴射する。副燃料の噴射量と噴射時期は、主燃料の
着火を制御するため、その時の運転条件に応じて変化さ
せる。
料噴射弁２１が副燃料を燃焼室１上部のスワール流の吸
気に噴射する。副燃料の噴射量と噴射時期は、主燃料の
着火を制御するため、その時の運転条件に応じて変化さ
せる。
【００５１】圧縮行程終期近傍の主燃料噴射時期には、
燃料噴射弁２１は、第１例におけるのと同様に、燃焼室
１の中央部１３内の副燃料噴霧濃度が高い吸気１１に主
燃料を噴射する。主燃料噴霧１４は、性状の異なる副燃
料噴霧に取り囲まれる。
燃料噴射弁２１は、第１例におけるのと同様に、燃焼室
１の中央部１３内の副燃料噴霧濃度が高い吸気１１に主
燃料を噴射する。主燃料噴霧１４は、性状の異なる副燃
料噴霧に取り囲まれる。
【００５２】燃料の燃焼開始時には、燃焼室１は、中央
部１３に主燃料噴霧１４と副燃料混入率の高い吸気１１
が、周辺部のスキッシュエリアと、キャビティ９の周面
と底面即ち内壁面の近傍に燃料混入率の低い吸気１２が
配置される。
部１３に主燃料噴霧１４と副燃料混入率の高い吸気１１
が、周辺部のスキッシュエリアと、キャビティ９の周面
と底面即ち内壁面の近傍に燃料混入率の低い吸気１２が
配置される。
【００５３】その他の点は、第１例におけるのと同様で
ある。
ある。
【００５４】［第４例（図７と図８参照）］本例の圧縮
着火式内燃機関は、第１例又は第２例のそれにおいて、
性状の異なる複数の副燃料を運転条件に応じて使い分け
る。
着火式内燃機関は、第１例又は第２例のそれにおいて、
性状の異なる複数の副燃料を運転条件に応じて使い分け
る。
【００５５】主燃料の貯蔵タンク２５は、図７に示すよ
うに、主燃料噴射弁２に接続して設けている。着火促進
用副燃料の貯蔵タンク２６と、着火抑制用副燃料の貯蔵
タンク２７は、それぞれ、副燃料噴射弁７に接続して設
けている。
うに、主燃料噴射弁２に接続して設けている。着火促進
用副燃料の貯蔵タンク２６と、着火抑制用副燃料の貯蔵
タンク２７は、それぞれ、副燃料噴射弁７に接続して設
けている。
【００５６】燃料噴射制御装置は、デジタルコンピュー
タ２８の入力端に、アクセルペダルの踏込み量に比例し
た信号を出力する負荷センサ２９と、クランク軸の回転
角度と回転速度を出力するクランク角センサ３０をそれ
ぞれ接続している。デジタルコンピュータ２８の出力端
は、駆動回路３１を経て主燃料噴射弁２と副燃料噴射弁
７にそれぞれ接続している。
タ２８の入力端に、アクセルペダルの踏込み量に比例し
た信号を出力する負荷センサ２９と、クランク軸の回転
角度と回転速度を出力するクランク角センサ３０をそれ
ぞれ接続している。デジタルコンピュータ２８の出力端
は、駆動回路３１を経て主燃料噴射弁２と副燃料噴射弁
７にそれぞれ接続している。
【００５７】デジタルコンピュータ２８は、主燃料、着
火促進用副燃料と着火抑制用副燃料の各噴射量と各噴射
時期を、それぞれ、アクセルペダルの踏込み量とクラン
ク軸の回転速度の関数としてマップの形で記憶してお
り、そのマップ及び負荷センサ２９の出力とクランク角
センサ３０の出力に基いて各燃料の噴射量と噴射時期を
それぞれ算出し、各燃料を、それぞれ、算出した量だけ
算出した時期に噴射する命令を出力する。
火促進用副燃料と着火抑制用副燃料の各噴射量と各噴射
時期を、それぞれ、アクセルペダルの踏込み量とクラン
ク軸の回転速度の関数としてマップの形で記憶してお
り、そのマップ及び負荷センサ２９の出力とクランク角
センサ３０の出力に基いて各燃料の噴射量と噴射時期を
それぞれ算出し、各燃料を、それぞれ、算出した量だけ
算出した時期に噴射する命令を出力する。
【００５８】冷間始動時や低負荷時の燃料着火が確保し
難いときには、図８に示すように、着火促進用副燃料を
使用し、主燃料の着火を促進する。一方、主燃料の着火
が過剰に早くなるときには、着火抑制用副燃料を使用
し、主燃料の着火を抑制する。主燃料の着火の制御によ
り火炎発達状況ないし熱発生パターンを最適化する。
難いときには、図８に示すように、着火促進用副燃料を
使用し、主燃料の着火を促進する。一方、主燃料の着火
が過剰に早くなるときには、着火抑制用副燃料を使用
し、主燃料の着火を抑制する。主燃料の着火の制御によ
り火炎発達状況ないし熱発生パターンを最適化する。
【００５９】その他の点は、第１例又は第２例における
のと同様である。
のと同様である。
【００６０】なお、第３例におけるのと同様に、副燃料
を燃焼室１に直接噴射する構成にしてもよい。
を燃焼室１に直接噴射する構成にしてもよい。
【００６１】［第５例（図９参照）］本例の圧縮着火式
内燃機関は、第４例のそれにおいて、主燃料に通常軽油
を用い、着火促進用副燃料と着火抑制用副燃料をそれぞ
れ主燃料の車上改質により製造する。
内燃機関は、第４例のそれにおいて、主燃料に通常軽油
を用い、着火促進用副燃料と着火抑制用副燃料をそれぞ
れ主燃料の車上改質により製造する。
【００６２】図９に示すように、通常軽油から着火促進
用燃料を製造する改質器３５を設け、改質器３５を介し
て主燃料の貯蔵タンク２５を副燃料噴射弁７に接続して
いる。また、通常軽油から着火抑制用燃料を製造する改
質器３６を設け、改質器３６を介して主燃料の貯蔵タン
ク２５を副燃料噴射弁７に接続している。主燃料の一部
が着火促進用燃料又は着火抑制用燃料に改質されて副燃
料噴射弁７から噴射される。
用燃料を製造する改質器３５を設け、改質器３５を介し
て主燃料の貯蔵タンク２５を副燃料噴射弁７に接続して
いる。また、通常軽油から着火抑制用燃料を製造する改
質器３６を設け、改質器３６を介して主燃料の貯蔵タン
ク２５を副燃料噴射弁７に接続している。主燃料の一部
が着火促進用燃料又は着火抑制用燃料に改質されて副燃
料噴射弁７から噴射される。
【００６３】改質器３５においては、通常軽油を空気の
存在下で１２０〜２００℃程度の温度に加熱する。する
と、自動酸化反応が誘起されてセタン価向上作用のある
バーオキサイドが生成し、セタン価が向上した着火促進
用燃料が得られる。
存在下で１２０〜２００℃程度の温度に加熱する。する
と、自動酸化反応が誘起されてセタン価向上作用のある
バーオキサイドが生成し、セタン価が向上した着火促進
用燃料が得られる。
【００６４】改質器３６においては、通常軽油の部分酸
化反応によってアルデヒト類が生成し、又は、通常軽油
のクラッキングによって低級パラフィンが生成し、着火
抑制用燃料が得られる。
化反応によってアルデヒト類が生成し、又は、通常軽油
のクラッキングによって低級パラフィンが生成し、着火
抑制用燃料が得られる。
【００６５】着火促進用副燃料の貯蔵タンクと着火抑制
用副燃料の貯蔵タンクが不要になり、車上で主燃料から
着火促進用副燃料と着火抑制用副燃料が得られる。
用副燃料の貯蔵タンクが不要になり、車上で主燃料から
着火促進用副燃料と着火抑制用副燃料が得られる。
【００６６】その他の点は、第４例におけるのと同様で
ある。
ある。
【００６７】なお、改質器３５、３６に替えて、主燃料
から分留により着火促進用燃料、着火抑制用燃料を分離
する分留器を用いてもよい。
から分留により着火促進用燃料、着火抑制用燃料を分離
する分留器を用いてもよい。
【００６８】［第６例（図１０参照）］本例の圧縮着火
式内燃機関は、第４例のそれにおいて、着火促進用副燃
料と着火抑制用副燃料に替えてセタン価向上剤とラジカ
ル捕捉剤を用いる。
式内燃機関は、第４例のそれにおいて、着火促進用副燃
料と着火抑制用副燃料に替えてセタン価向上剤とラジカ
ル捕捉剤を用いる。
【００６９】図１０に示すように、貯蔵タンク２６に
は、高セタン価の着火促進用副燃料に替えて、硝酸エス
テル、亜硝酸エステル、有機過酸化物やニトロ化合物な
どのセタン価向上剤を貯蔵する。貯蔵タンク２７には、
低セタン価の着火抑制用副燃料に替えて、ジフェニルア
ミンや２，６−ｔ−ブチル−４−メチルフェノールなど
のラジカル捕捉剤を貯蔵する。
は、高セタン価の着火促進用副燃料に替えて、硝酸エス
テル、亜硝酸エステル、有機過酸化物やニトロ化合物な
どのセタン価向上剤を貯蔵する。貯蔵タンク２７には、
低セタン価の着火抑制用副燃料に替えて、ジフェニルア
ミンや２，６−ｔ−ブチル−４−メチルフェノールなど
のラジカル捕捉剤を貯蔵する。
【００７０】主燃料は、セタン価向上剤によってセタン
価が高くなって着火が促進され、ラジカル捕捉剤によっ
てセタン価が低くなって着火が抑制される。
価が高くなって着火が促進され、ラジカル捕捉剤によっ
てセタン価が低くなって着火が抑制される。
【００７１】その他の点は、第４例におけるのと同様で
ある。
ある。
【００７２】なお、セタン価向上剤に替えてセタン価向
上剤を含む燃料を、ラジカル捕捉剤に替えてラジカル捕
捉剤を含む燃料を用いる構成にしてもよい。
上剤を含む燃料を、ラジカル捕捉剤に替えてラジカル捕
捉剤を含む燃料を用いる構成にしてもよい。
【図１】本発明の実施形態の第１例における圧縮着火式
内燃機関の概略縦断面図。
内燃機関の概略縦断面図。
【図２】同内燃機関における圧縮行程終期近傍の燃焼室
の概略縦断面図で、吸気の流動状態を示す図。
の概略縦断面図で、吸気の流動状態を示す図。
【図３】実施形態の第２例における圧縮着火式内燃機関
の概略縦断面図。
の概略縦断面図。
【図４】同内燃機関における吸気行程中程の燃焼室の概
略斜視図。
略斜視図。
【図５】同内燃機関における吸気行程終期の燃焼室の概
略斜視図。
略斜視図。
【図６】実施形態の第３例における圧縮着火式内燃機関
の概略縦断面図。
の概略縦断面図。
【図７】実施形態の第４例における圧縮着火式内燃機関
の概略縦断面図と制御装置構成図。
の概略縦断面図と制御装置構成図。
【図８】同内燃機関における燃料噴射量と回転速度との
関係を示す線図。
関係を示す線図。
【図９】実施形態の第５例における圧縮着火式内燃機関
の概略縦断面図と制御装置構成図。
の概略縦断面図と制御装置構成図。
【図１０】実施形態の第６例における圧縮着火式内燃機
関の概略縦断面図と制御装置構成図。
関の概略縦断面図と制御装置構成図。
１ 燃焼室
２ 主燃料噴射弁
３ 吸気ポート、スワール流の下流側の吸気ポート
７ 副燃料噴射弁
８ キャビティ
１１ 副燃料噴霧を混入する第１吸気
１２ 副燃料噴霧を混入しない第２吸気
１３ 第１吸気と第２吸気の境界面、燃焼室の天井面中
心部を含む中央部 １４ 主燃料噴霧 １６ スワール流の上流側の吸気ポート ２１ 主燃料と副燃料を異なる時期に噴射する燃料噴射
弁 ２５ 主燃料の貯蔵タンク ２６ 着火促進用副燃料の貯蔵タンク、セタン価向上剤
の貯蔵タンク ２７ 着火抑制用副燃料の貯蔵タンク、ラジカル捕捉剤
の貯蔵タンク ２８ 燃料噴射制御装置のデジタルコンピュータ ２９ 負荷センサ ３０ クランク角センサ ３５ 着火促進用への改質器 ３６ 着火抑制用への改質器
心部を含む中央部 １４ 主燃料噴霧 １６ スワール流の上流側の吸気ポート ２１ 主燃料と副燃料を異なる時期に噴射する燃料噴射
弁 ２５ 主燃料の貯蔵タンク ２６ 着火促進用副燃料の貯蔵タンク、セタン価向上剤
の貯蔵タンク ２７ 着火抑制用副燃料の貯蔵タンク、ラジカル捕捉剤
の貯蔵タンク ２８ 燃料噴射制御装置のデジタルコンピュータ ２９ 負荷センサ ３０ クランク角センサ ３５ 着火促進用への改質器 ３６ 着火抑制用への改質器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ０２Ｄ 19/12 Ｆ０２Ｄ 19/12 Ｚ
41/38 41/38 Ｂ
41/40 41/40 Ｄ
Ｆ０２Ｍ 37/00 ３４１ Ｆ０２Ｍ 37/00 ３４１Ｚ
63/00 63/00 Ｐ
(72)発明者 高鳥 芳樹
愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番
地の１ 株式会社豊田中央研究所内
Ｆターム(参考） 3G023 AA03 AA04 AA05 AA08 AB05
AC02 AC04 AC05 AC08 AD02
AD06 AD08 AD09 AG00 AG01
3G066 AA07 AB02 AB06 AD10 AD12
BA14 BA17 BA26 CC26 CD26
CD28 DA04 DA08 DB01 DC04
DC05
3G092 AA02 AA06 AA08 AA10 AB03
AB04 AB05 AB12 AB13 AB15
AB16 BB13 BB19 BB20 DF03
FA15 FA17 FA18 GA01 GA05
GA06 HB05Z HE01Z HE03Z
HF08Z
3G301 HA04 HA16 HA17 HA21 HA24
JA21 JA24 JA25 JA26 KA01
KA02 KA05 LB02 LB04 LB11
MA18 MA27 NA08 NC02 ND01
NE01 NE06 PB02A PB02Z
PE01Z PE03Z PF03Z
Claims (9)
- 【請求項１】 燃料を圧縮行程の終期近傍で燃焼室に噴
射して燃焼開始させる圧縮着火式内燃機関において、 燃焼開始時に、燃焼室は、天井面の中心部を含む中央部
に、その中央部に噴射される主燃料とは性状の異なる副
燃料が混入した吸気又はその副燃料の混入率が高い吸気
を配置し、周辺部のスキッシュエリア、キャビティ内壁
面近傍に、燃料が混入していない吸気又は燃料の混入率
が低い吸気を配置する構成にしたことを特徴とする圧縮
着火式内燃機関。 - 【請求項２】 主燃料を圧縮行程の終期近傍で燃焼室に
噴射して燃焼開始させる以前に、副燃料を燃焼室又は吸
気通路に噴射する圧縮着火式内燃機関において、 吸気行程において、燃焼室上部の周壁に沿うスワール流
の第１吸気と、燃焼室下部の周壁に沿うスワール流の第
２吸気を形成し、副燃料を第１吸気に噴射し、 スキッシュ流が発生する圧縮行程の後半に、ピストン頂
面中央部のキャビティにおいて、中央領域に第１吸気を
流入させて、周辺領域と底部領域に第２吸気を残存さ
せ、 燃焼開始時に、燃焼室は、天井面の中心部を含む中央部
に、その中央部に噴射される主燃料とは性状の異なる副
燃料が混入した吸気又はその副燃料の混入率が高い吸気
を配置し、周辺部のスキッシュエリア、キャビティ内壁
面近傍に、燃料が混入していない吸気又は燃料の混入率
が低い吸気を配置する構成にしたことを特徴とする圧縮
着火式内燃機関。 - 【請求項３】 主燃料を圧縮行程の終期近傍で燃焼室に
噴射して燃焼開始させる以前に、副燃料を燃焼室に噴射
する圧縮着火式内燃機関において、 燃焼室に、主燃料と副燃料を異なる時期に噴射する燃料
噴射弁を設け、 燃焼開始時に、燃焼室は、天井面の中心部を含む中央部
に、その中央部に噴射される主燃料とは性状の異なる副
燃料が混入した吸気又はその副燃料の混入率が高い吸気
を配置し、周辺部のスキッシュエリア、キャビティ内壁
面近傍に、燃料が混入していない吸気又は燃料の混入率
が低い吸気を配置する構成にしたことを特徴とする圧縮
着火式内燃機関。 - 【請求項４】 副燃料の性状や吸気への混入濃度などの
着火制御特性を変化させて、主燃料の着火の時期、位置
や温度などの着火特性を制御する構成にしたことを特徴
とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧縮着火式内燃
機関。 - 【請求項５】 性状の異なる複数の副燃料を供給する構
成にし、その複数の副燃料からその時の運転条件に適し
た性状の副燃料を選択して使用する構成にしたことを特
徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮着火式内
燃機関。 - 【請求項６】 主燃料の一部を性状の異なる燃料に改質
又は分留し、その改質燃料又は分留燃料を副燃料として
使用する構成にしたことを特徴とする請求項１〜５のい
ずれかに記載の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項７】 副燃料は、主燃料とはセタン価の異なる
燃料、若しくは、セタン価向上剤又はラジカル捕捉剤、
或いは、セタン価向上剤又はラジカル捕捉剤を含む燃料
にしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載
の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項８】 副燃料は、主燃料とは蒸留特性の異なる
燃料したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
載の圧縮着火式内燃機関。 - 【請求項９】 副燃料は、主燃料とは着火温度の異なる
燃料したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
載の圧縮着火式内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001221013A JP2003035145A (ja) | 2001-07-23 | 2001-07-23 | 圧縮着火式内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001221013A JP2003035145A (ja) | 2001-07-23 | 2001-07-23 | 圧縮着火式内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003035145A true JP2003035145A (ja) | 2003-02-07 |
Family
ID=19054747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001221013A Pending JP2003035145A (ja) | 2001-07-23 | 2001-07-23 | 圧縮着火式内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003035145A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007040147A (ja) * | 2005-08-02 | 2007-02-15 | Toyota Motor Corp | 予混合圧縮着火内燃機関 |
| JP2008069694A (ja) * | 2006-09-13 | 2008-03-27 | Nissan Motor Co Ltd | 予混合圧縮着火内燃機関 |
| DE102009005356A1 (de) * | 2009-01-16 | 2010-07-22 | Voith Patent Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Dieselmotors mit einem Mischkraftstoff |
| JP2011052665A (ja) * | 2009-09-04 | 2011-03-17 | Toyota Motor Corp | 内燃機関 |
| CN102312745A (zh) * | 2010-06-30 | 2012-01-11 | 马自达汽车株式会社 | 柴油发动机及控制该柴油发动机的方法 |
| JP2012041895A (ja) * | 2010-08-20 | 2012-03-01 | Mazda Motor Corp | 圧縮自着火エンジンの制御装置 |
| JP2012062880A (ja) * | 2010-08-20 | 2012-03-29 | Mazda Motor Corp | ディーゼルエンジンの制御装置及びディーゼルエンジンの制御方法 |
| JP2013519821A (ja) * | 2010-02-11 | 2013-05-30 | ウィスコンシン アルムニ リサーチ ファンデイション | 燃料反応性成層を介したエンジンの燃焼制御 |
| JP2014020278A (ja) * | 2012-07-18 | 2014-02-03 | Hino Motors Ltd | 内燃機関 |
| JP2015063937A (ja) * | 2013-09-25 | 2015-04-09 | マツダ株式会社 | 圧縮着火式エンジンの制御装置 |
| JP2015194110A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | マツダ株式会社 | 圧縮着火式エンジンの制御装置 |
-
2001
- 2001-07-23 JP JP2001221013A patent/JP2003035145A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4586670B2 (ja) * | 2005-08-02 | 2010-11-24 | トヨタ自動車株式会社 | 予混合圧縮着火内燃機関 |
| JP2007040147A (ja) * | 2005-08-02 | 2007-02-15 | Toyota Motor Corp | 予混合圧縮着火内燃機関 |
| JP2008069694A (ja) * | 2006-09-13 | 2008-03-27 | Nissan Motor Co Ltd | 予混合圧縮着火内燃機関 |
| JP4730264B2 (ja) * | 2006-09-13 | 2011-07-20 | 日産自動車株式会社 | 予混合圧縮着火内燃機関 |
| DE102009005356A1 (de) * | 2009-01-16 | 2010-07-22 | Voith Patent Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Dieselmotors mit einem Mischkraftstoff |
| JP2011052665A (ja) * | 2009-09-04 | 2011-03-17 | Toyota Motor Corp | 内燃機関 |
| JP2013519821A (ja) * | 2010-02-11 | 2013-05-30 | ウィスコンシン アルムニ リサーチ ファンデイション | 燃料反応性成層を介したエンジンの燃焼制御 |
| CN102312745A (zh) * | 2010-06-30 | 2012-01-11 | 马自达汽车株式会社 | 柴油发动机及控制该柴油发动机的方法 |
| JP2012031845A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-02-16 | Mazda Motor Corp | ディーゼルエンジン及びディーゼルエンジンの制御方法 |
| JP2012041895A (ja) * | 2010-08-20 | 2012-03-01 | Mazda Motor Corp | 圧縮自着火エンジンの制御装置 |
| JP2012062880A (ja) * | 2010-08-20 | 2012-03-29 | Mazda Motor Corp | ディーゼルエンジンの制御装置及びディーゼルエンジンの制御方法 |
| JP2014020278A (ja) * | 2012-07-18 | 2014-02-03 | Hino Motors Ltd | 内燃機関 |
| JP2015063937A (ja) * | 2013-09-25 | 2015-04-09 | マツダ株式会社 | 圧縮着火式エンジンの制御装置 |
| JP2015194110A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | マツダ株式会社 | 圧縮着火式エンジンの制御装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3991789B2 (ja) | 混合気を圧縮自着火させる内燃機関 | |
| EP1983169A1 (en) | Internal Combustion Engine and Combustion Method of the Same | |
| CN100564828C (zh) | 内燃机 | |
| JP4126971B2 (ja) | 混合気を圧縮自着火させて運転する内燃機関、および内燃機関の制御方法 | |
| AU675793B2 (en) | An internal combustion engine | |
| JP4918911B2 (ja) | 筒内直接燃料噴射式火花点火エンジンの燃圧制御装置 | |
| CN106164439B (zh) | 喷射燃料到在单燃料或多燃料模式中运行的内燃机的燃烧室中的方法 | |
| JPH0571344A (ja) | 内燃機関 | |
| JPH08128346A (ja) | 自動車用リーンバーンエンジン | |
| JP6249084B1 (ja) | 予混合圧縮着火式エンジン | |
| JP2003035145A (ja) | 圧縮着火式内燃機関 | |
| JP2008151000A (ja) | 内燃機関 | |
| JP4232568B2 (ja) | 圧縮自己着火内燃機関とその燃焼制御方法 | |
| JP2008057479A (ja) | 直噴エンジン | |
| JP2002070558A (ja) | 圧縮自己着火式ガソリン内燃機関 | |
| JP4093074B2 (ja) | 混合気を圧縮自着火させる自着火運転が可能な内燃機関 | |
| JP2021021338A (ja) | エンジンの燃料噴射制御装置 | |
| CN106150709A (zh) | 双燃料发动机的怠速控制方法、系统及车辆 | |
| JP3934934B2 (ja) | 理論空燃比で成層燃焼するエンジン及び該エンジンの成層燃焼方法 | |
| JPH1136959A (ja) | 火花点火式筒内噴射型内燃機関 | |
| JP6402753B2 (ja) | 直噴エンジンの燃焼室構造 | |
| JP3931752B2 (ja) | 混合気を圧縮自着火させる内燃機関、および内燃機関の制御方法 | |
| JP4023239B2 (ja) | 混合気を圧縮自着火させる内燃機関、および内燃機関の制御方法 | |
| JP6252660B1 (ja) | 予混合圧縮着火式エンジン | |
| JPH07247872A (ja) | 圧縮着火式内燃機関 |